在不銹鋼管高速漏磁檢測實施過程中，感生磁場引起了不銹鋼管(guan)中磁化狀態的差異，進而產生不同的缺陷漏磁場，導致檢測設備誤判或者漏判。消除這一影響的目的，就是讓同尺寸缺陷產生同樣的漏磁檢測信號，以實現鋼管質量的一致性評價。
一、管體漏磁場(chang)差異消除方法(fa)
不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)橫向缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)檢測(ce)系(xi)統主要由穿過(guo)式磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)線圈(quan)和(he)位(wei)于(yu)(yu)(yu)線圈(quan)內(nei)部的(de)(de)探(tan)頭陣列組成。在鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)通過(guo)檢測(ce)系(xi)統時(shi)，探(tan)頭陣列中(zhong)(zhong)(zhong)某一個傳(chuan)感(gan)單元對局(ju)部缺(que)陷的(de)(de)掃查具有隨機性，因此必須保(bao)證探(tan)頭中(zhong)(zhong)(zhong)所有傳(chuan)感(gan)單元掃查同(tong)尺寸缺(que)陷時(shi)獲得相(xiang)同(tong)的(de)(de)檢測(ce)信號。當(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)高速運行(xing)時(shi)，感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)場會使鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)狀(zhuang)態呈現(xian)不均勻，離開(kai)區(qu)(qu)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)應(ying)(ying)強度大于(yu)(yu)(yu)進入(ru)區(qu)(qu)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)應(ying)(ying)強度。如圖5-18所示，檢測(ce)區(qu)(qu)域內(nei)依次分布(bu)四(si)個尺寸相(xiang)同(tong)的(de)(de)橫向缺(que)陷，其中(zhong)(zhong)(zhong)C2和(he)C21位(wei)于(yu)(yu)(yu)進入(ru)區(qu)(qu)，和(he)位(wei)于(yu)(yu)(yu)離開(kai)區(qu)(qu)。當(dang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)運行(xing)速度較低時(shi)，感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)場對鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)狀(zhuang)態的(de)(de)影響可(ke)以忽略。此時(shi)，磁(ci)(ci)(ci)化(hua)(hua)場關于(yu)(yu)(yu)線圈(quan)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)對稱(cheng)分布(bu)，檢測(ce)區(qu)(qu)域內(nei)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)磁(ci)(ci)(ci)感(gan)應(ying)(ying)強度差異較小，C2、C21、C22和(he)C23生的(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場強度B2、B21、B22和(he)B23基本相(xiang)同(tong)。
隨著檢(jian)測速度(du)的(de)(de)不斷提高，不銹鋼管離開區(qu)磁感(gan)應(ying)強度(du)逐漸大于進(jin)入(ru)(ru)區(qu)，從而導致位(wei)于離開區(qu)的(de)(de)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁場(chang)強度(du)大于位(wei)于進(jin)入(ru)(ru)區(qu)的(de)(de)缺(que)陷(xian)漏(lou)磁場(chang)強度(du)，感生(sheng)磁場(chang)造成處于不(bu)同空(kong)間位置(zhi)對應傳感器(qi)單(dan)元檢(jian)測到了不(bu)一(yi)(yi)致的(de)(de)缺陷漏磁場(chang)信號。消(xiao)除管體缺陷漏磁場(chang)差異有兩種途徑：一(yi)(yi)方面，可以(yi)通(tong)過消(xiao)除鋼管中的(de)(de)感生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)來(lai)消(xiao)除磁化狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)差異；另一(yi)(yi)方面，還可采取修正傳感單(dan)元的(de)(de)增(zeng)益(yi)使檢(jian)測信號達到一(yi)(yi)致。由(you)于鋼管內產生(sheng)的(de)(de)感生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)無法消(xiao)除，為此，提(ti)出(chu)通(tong)過修正陣列(lie)傳感單(dan)元增(zeng)益(yi)來(lai)消(xiao)除同尺寸缺陷產生(sheng)的(de)(de)漏磁信號差異，如圖5-19所示。
在(zai)不銹鋼(gang)管中部刻制標(biao)定(ding)(ding)圓環(huan)作(zuo)為(wei)標(biao)定(ding)(ding)信號的管體漏磁場差異消除方法示意圖源，將鋼(gang)管以穩定(ding)(ding)速度依次通過n個檢測傳(chuan)感(gan)器單元S1、S2、S，時，圓環(huan)產生的漏磁場信號分別(bie)(bie)為(wei)設陣(zhen)列傳(chuan)感(gan)器單元增益修(xiu)正(zheng)參(can)數(shu)分別(bie)(bie)為(wei)a1、a2、、a;、、an,且Vs為(wei)標(biao)定(ding)(ding)參(can)考幅0"SA值。進一步可獲(huo)得陣(zhen)列傳(chuan)感(gan)單元增益修(xiu)正(zheng)參(can)數(shu)。
在基(ji)于陣列傳感(gan)(gan)(gan)(gan)單(dan)(dan)元增(zeng)(zeng)益(yi)修正的(de)管(guan)體(ti)漏磁場差異消除(chu)方法(fa)中，刻制(zhi)有(you)(you)標(biao)(biao)定(ding)圓環(huan)的(de)鋼管(guan)以(yi)穩(wen)定(ding)速(su)度(du)通(tong)過檢測探頭時，標(biao)(biao)定(ding)信(xin)號(hao)源(yuan)具有(you)(you)單(dan)(dan)一性并能(neng)夠一次性遍歷每個傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器單(dan)(dan)元。由于感(gan)(gan)(gan)(gan)生(sheng)渦流磁場的(de)作用(yong)使得管(guan)體(ti)形成了非均勻的(de)磁感(gan)(gan)(gan)(gan)應強度(du)，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)圓環(huan)在經過不同傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器單(dan)(dan)元時產(chan)生(sheng)的(de)漏磁信(xin)號(hao)幅值存在差異。在對自然管(guan)進(jin)行檢測之前，先(xian)利用(yong)帶有(you)(you)標(biao)(biao)定(ding)圓環(huan)的(de)樣管(guan)對傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器單(dan)(dan)元增(zeng)(zeng)益(yi)進(jin)行修正，并且必須(xu)保證(zheng)鋼管(guan)檢測速(su)度(du)與標(biao)(biao)定(ding)速(su)度(du)相(xiang)同。最終，采用(yong)標(biao)(biao)定(ding)圓環(huan)作為勵(li)磁源(yuan)來修正傳感(gan)(gan)(gan)(gan)器單(dan)(dan)元的(de)增(zeng)(zeng)益(yi)，可有(you)(you)效消除(chu)同尺寸缺陷在管(guan)體(ti)不同位置處產(chan)生(sheng)的(de)檢測信(xin)號(hao)差異。
二(er)、管端漏磁場差異消(xiao)除方法
感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)對(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端磁(ci)(ci)(ci)化狀態的(de)影響主要來自鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)中(zhong)產生(sheng)的(de)感(gan)生(sheng)渦流和磁(ci)(ci)(ci)化線圈(quan)(quan)產生(sheng)的(de)感(gan)生(sheng)電流，因此，消除(chu)管(guan)(guan)端缺陷漏磁(ci)(ci)(ci)場(chang)差異(yi)包(bao)括兩個(ge)方面(mian)內容：一方面(mian)需(xu)要消除(chu)當鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)端部進入和離開磁(ci)(ci)(ci)化線圈(quan)(quan)時(shi)由于(yu)磁(ci)(ci)(ci)通量劇烈變(bian)化而在(zai)線圈(quan)(quan)中(zhong)產生(sheng)的(de)感(gan)生(sheng)電流；另一方面(mian)需(xu)要消除(chu)當鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)端部與磁(ci)(ci)(ci)化線圈(quan)(quan)耦(ou)合時(shi)僅存在(zai)單(dan)一方向感(gan)生(sheng)渦流磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)影響。
感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場會(hui)引起(qi)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)狀(zhuang)態(tai)發生(sheng)(sheng)(sheng)變化(hua)，進(jin)一(yi)步導致(zhi)位于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)和(he)(he)管(guan)(guan)(guan)尾(wei)的(de)(de)(de)(de)具(ju)有相同(tong)尺(chi)寸的(de)(de)(de)(de)缺陷(xian)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場強度(du)。如圖5-20所示，在(zai)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)下，位于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)頭(tou)、管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)和(he)(he)管(guan)(guan)(guan)尾(wei)處的(de)(de)(de)(de)缺陷(xian)C1C2和(he)(he)C3產(chan)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場Bc1、Bc2和(he)(he)Bc3的(de)(de)(de)(de)強度(du)依次增大，為消除感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場引起(qi)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場差異，將(jiang)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)由(you)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)本體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)移到(dao)延(yan)(yan)伸(shen)區(qu)(qu)(qu)內(nei)。如圖5-21所示，在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)部(bu)補充鐵磁(ci)(ci)(ci)(ci)性物質，使鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)整(zheng)體(ti)(ti)(ti)長度(du)向兩端(duan)(duan)延(yan)(yan)伸(shen)，從(cong)而在(zai)端(duan)(duan)部(bu)發生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)電磁(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)(gan)應現(xian)象將(jiang)轉(zhuan)移到(dao)延(yan)(yan)伸(shen)區(qu)(qu)(qu)內(nei)。由(you)于(yu)延(yan)(yan)伸(shen)區(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)，當(dang)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)部(bu)進(jin)入(ru)和(he)(he)離(li)開磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)時(shi)，磁(ci)(ci)(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)介質總量已(yi)基(ji)本進(jin)入(ru)穩(wen)定(ding)狀(zhuang)態(tai)，線(xian)圈(quan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)通量保持恒定(ding)而不會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)；由(you)于(yu)在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)進(jin)入(ru)區(qu)(qu)(qu)和(he)(he)離(li)開區(qu)(qu)(qu)同(tong)時(shi)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)反向的(de)(de)(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場，從(cong)而減弱了單一(yi)方向感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場的(de)(de)(de)(de)劇烈影響(xiang)。將(jiang)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)部(bu)進(jin)行延(yan)(yan)伸(shen)之后，管(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場差異與管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)相似，僅(jin)存在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)進(jin)入(ru)區(qu)(qu)(qu)和(he)(he)離(li)開區(qu)(qu)(qu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場，因此可(ke)采用(yong)(yong)管(guan)(guan)(guan)體(ti)(ti)(ti)缺陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場差異消除方法進(jin)一(yi)步處理。
圖5-22所示為含有延(yan)伸(shen)導磁(ci)(ci)極(ji)靴的鋼管(guan)自(zi)動化(hua)漏磁(ci)(ci)檢測設備，主(zhu)要(yao)包括雙層磁(ci)(ci)化(hua)線圈、管(guan)頭延(yan)伸(shen)極(ji)靴、管(guan)尾(wei)延(yan)伸(shen)極(ji)靴、磁(ci)(ci)化(hua)回路以及探頭陣列等(deng)。
當鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭(tou)進(jin)入檢(jian)測區(qu)域(yu)時，管(guan)(guan)頭(tou)與(yu)管(guan)(guan)頭(tou)導磁延伸極靴形成對接(jie)，此(ci)(ci)時磁化(hua)線圈(quan)內部鐵磁性物質(zhi)總量變化(hua)緩慢(man)，線圈(quan)的磁通總量基本保持不(bu)變，從而(er)極大(da)地削弱(ruo)了磁化(hua)線圈(quan)中(zhong)產生的感生電(dian)流，如圖5-23所示(shi)。同(tong)樣，當不(bu)銹鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)尾(wei)離開檢(jian)測區(qu)域(yu)時，其與(yu)管(guan)(guan)尾(wei)導磁延伸極靴對接(jie)，此(ci)(ci)時，磁化(hua)線圈(quan)中(zhong)產生的感生電(dian)流也(ye)將大(da)大(da)削弱(ruo)，如圖5-24所示(shi)。
對(dui)不銹鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)整體(ti)同尺(chi)寸缺(que)陷(xian)產(chan)生(sheng)的(de)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)強度差(cha)異(yi)而言，感生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)對(dui)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)影(ying)響(xiang)遠大于管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)。一方(fang)面，由于管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)進(jin)入(ru)和(he)離開(kai)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化線圈(quan)時，劇烈的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)通量變化會(hui)在線圈(quan)中產(chan)生(sheng)較大的(de)感生(sheng)電(dian)(dian)流(liu)；另一方(fang)面，由于僅(jin)在鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)入(ru)區(qu)(qu)或者離開(kai)區(qu)(qu)產(chan)生(sheng)單一方(fang)向(xiang)的(de)感生(sheng)渦流(liu)，相應的(de)感生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)將在管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)頭減弱并在管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)尾增強缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)。施(shi)加延伸極靴后將鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)的(de)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)(ci)感應作用轉移到延伸區(qu)(qu)，從而可有效削弱感生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)對(dui)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)部(bu)缺(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)的(de)影(ying)響(xiang)。
建(jian)立EMT-P48／180 不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)高速漏磁(ci)(ci)(ci)檢測系(xi)統(tong)，如(ru)圖5-25所(suo)示(shi)。鋼(gang)管(guan)(guan)漏磁(ci)(ci)(ci)檢測系(xi)統(tong)包括輸(shu)(shu)送輥道、磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)源(yuan)、磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)和探頭信號系(xi)統(tong)等(deng)。圖5-26所(suo)示(shi)為(wei)(wei)輸(shu)(shu)送輥道，在變壓(ya)器控制下實現(xian)變速輸(shu)(shu)出。圖5-27所(suo)示(shi)的磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)源(yuan)具有恒壓(ya)和恒流兩(liang)種(zhong)功能模(mo)式(shi)，當采用(yong)恒壓(ya)模(mo)式(shi)時(shi)，磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)中通過(guo)的電(dian)流為(wei)(wei)初始磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)流與(yu)線(xian)(xian)圈(quan)感(gan)生(sheng)電(dian)流疊加之(zhi)和；如(ru)將磁(ci)(ci)(ci)化電(dian)源(yuan)設置為(wei)(wei)恒流模(mo)式(shi)，電(dian)源(yuan)內部的穩流模(mo)塊(kuai)電(dian)路將對線(xian)(xian)圈(quan)感(gan)生(sheng)電(dian)流進行補(bu)償，從而保證(zheng)線(xian)(xian)圈(quan)中通過(guo)的電(dian)流值始終保持不(bu)變。磁(ci)(ci)(ci)化線(xian)(xian)圈(quan)的內徑(jing)、外徑(jing)和厚度(du)分別為(wei)(wei)400mm、800mm和300mm，線(xian)(xian)圈(quan)總匝數(shu)為(wei)(wei)5000匝。圖5-28所(suo)示(shi)為(wei)(wei)探頭系(xi)統(tong)，實現(xian)鋼(gang)管(guan)(guan)周向360°全(quan)覆蓋檢測。
首先，分析磁化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)(zhong)產生(sheng)的感生(sheng)電流(liu)與鋼管(guan)(guan)運(yun)動速度(du)關(guan)系(xi)。將磁化(hua)電源(yuan)設(she)置為恒壓(ya)模式，電壓(ya)設(she)定為20V，當磁化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)(zhong)沒(mei)有鋼管(guan)(guan)時(shi)，線(xian)(xian)(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)電流(liu)為19A。管(guan)(guan)端缺陷漏(lou)(lou)磁場差異測(ce)試樣管(guan)(guan)如(ru)圖(tu)(tu)5-29所示(shi)，在樣管(guan)(guan)兩端及中(zhong)(zhong)部(bu)刻制三個尺寸相同(tong)的圓環缺陷。如(ru)圖(tu)(tu)5-26所示(shi)，利用(yong)變頻(pin)輸(shu)送輥道驅動鋼管(guan)(guan)分別(bie)以速度(du)1.0m／s、1.3m／1.61.9m2.2m/s、2.5m／s通過漏(lou)(lou)磁檢測(ce)設(she)備。當鋼管(guan)(guan)管(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)體和管(guan)(guan)尾分別(bie)通過磁化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)時(shi)，測(ce)量線(xian)(xian)(xian)圈(quan)中(zhong)(zhong)通過的電流(liu)值，獲得磁化(hua)線(xian)(xian)(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)通過電流(liu)與運(yun)行速度(du)關(guan)系(xi)曲線(xian)(xian)(xian)，如(ru)圖(tu)(tu)5-30所示(shi)。
從圖(tu)5-30中可以(yi)看出(chu)，當不銹鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)不同部(bu)位運(yun)動(dong)至磁(ci)化線(xian)(xian)圈中時(shi)，磁(ci)化線(xian)(xian)圈內部(bu)通過電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)幅(fu)值差異較大：管(guan)(guan)(guan)(guan)尾處(chu)線(xian)(xian)圈內部(bu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)最(zui)大，管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)次之，管(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)(tou)最(zui)弱；并(bing)且(qie)，隨(sui)著(zhu)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)運(yun)行速(su)度不斷提升，管(guan)(guan)(guan)(guan)頭(tou)(tou)處(chu)線(xian)(xian)圈內部(bu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)不斷減小，管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)基本不變，管(guan)(guan)(guan)(guan)尾處(chu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)不斷增加，試(shi)驗結(jie)果與(yu)圖(tu)5-18所示的(de)仿(fang)真結(jie)論吻合。鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)在進入(ru)和離開(kai)磁(ci)化線(xian)(xian)圈時(shi)，線(xian)(xian)圈磁(ci)通總量發生(sheng)劇烈變化而(er)在其中產(chan)生(sheng)感生(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)。當管(guan)(guan)(guan)(guan)體(ti)通過磁(ci)化線(xian)(xian)圈時(shi)，由于線(xian)(xian)圈中磁(ci)通量基本不變而(er)無感生(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)產(chan)生(sheng)。
進一步分析(xi)感生(sheng)磁場(chang)對(dui)缺陷(xian)(xian)漏磁場(chang)的(de)影響(xiang)。在(zai)恒(heng)壓模式下，對(dui)處(chu)于管(guan)(guan)頭、管(guan)(guan)體和管(guan)(guan)尾的(de)圓(yuan)環缺陷(xian)(xian)進行(xing)檢測，當鋼管(guan)(guan)運行(xing)速度為1.0m／s時(shi)檢測信(xin)(xin)號(hao)如(ru)圖(tu)5-31所示。從圖(tu)中可以看(kan)出，不(bu)同位置處(chu)的(de)圓(yuan)環缺陷(xian)(xian)產生(sheng)的(de)信(xin)(xin)號(hao)幅值不(bu)同，其(qi)中管(guan)(guan)尾處(chu)缺陷(xian)(xian)幅值最大，管(guan)(guan)體次之，管(guan)(guan)頭處(chu)缺陷(xian)(xian)信(xin)(xin)號(hao)最小。
在(zai)恒壓(ya)模式(shi)下，同尺寸(cun)缺陷(xian)多樣(yang)漏磁場產生(sheng)(sheng)(sheng)源包括磁化線(xian)圈中產生(sheng)(sheng)(sheng)的感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)和鋼(gang)管(guan)(guan)中的感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)。為(wei)單獨分析鋼(gang)管(guan)(guan)中感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流(liu)(liu)對(dui)缺陷(xian)漏磁場的影響(xiang)，可將磁化電(dian)源設置(zhi)為(wei)恒流(liu)(liu)模式(shi)以消(xiao)除磁化線(xian)圈感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)(liu)的影響(xiang)。分別(bie)在(zai)恒壓(ya)和恒流(liu)(liu)兩(liang)種模式(shi)下對(dui)樣(yang)管(guan)(guan)缺陷(xian)進行檢(jian)測(ce)，樣(yang)管(guan)(guan)分別(bie)以速度1.0m／s、1.3m／1.6m／s、1.9m／s、2.2m／s和2.5m／s通過檢(jian)測(ce)設備并記(ji)錄缺陷(xian)漏磁信(xin)號幅(fu)值，最終(zhong)獲得不(bu)同位(wei)置(zhi)圓(yuan)環缺陷(xian)檢(jian)測(ce)信(xin)號幅(fu)值與運行速度的關系曲線(xian)，如(ru)圖5-32所示(shi)。
從圖5-32中可以看(kan)出，當(dang)磁化電源設置為恒壓模(mo)式(shi)(shi)時，管(guan)尾缺(que)(que)陷信(xin)號(hao)最強，管(guan)體(ti)次(ci)之(zhi)，管(guan)頭缺(que)(que)陷信(xin)號(hao)最弱(ruo)；隨著檢測速度(du)(du)的提(ti)高，管(guan)頭缺(que)(que)陷信(xin)號(hao)幅值(zhi)不(bu)斷減弱(ruo)，管(guan)體(ti)基本不(bu)變，管(guan)尾逐漸(jian)增(zeng)(zeng)加，三者幅值(zhi)差(cha)異逐漸(jian)增(zeng)(zeng)大。將磁化電源設置為恒流模(mo)式(shi)(shi)消除磁化線圈感(gan)生電流影響之(zhi)后，同(tong)樣，管(guan)尾缺(que)(que)陷信(xin)號(hao)最強，管(guan)體(ti)其(qi)次(ci)，管(guan)頭最弱(ruo)。當(dang)鋼管(guan)運行速度(du)(du)相(xiang)同(tong)時，與恒壓模(mo)式(shi)(shi)相(xiang)比，不(bu)同(tong)位置缺(que)(que)陷在恒流模(mo)式(shi)(shi)下產生的檢測信(xin)號(hao)差(cha)異更小。
從圖5-32中(zhong)還可以看出，感(gan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)在管(guan)端引(yin)起的(de)(de)缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異遠大于(yu)管(guan)體(ti)；線圈(quan)感(gan)生(sheng)電流(liu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)引(yin)起的(de)(de)管(guan)端缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異大于(yu)鋼管(guan)感(gan)生(sheng)渦流(liu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)；在管(guan)體(ti)處(chu)磁(ci)(ci)(ci)化線圈(quan)中(zhong)幾乎不產生(sheng)感(gan)生(sheng)電流(liu)，管(guan)體(ti)缺(que)陷漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)差異源主要來自不銹鋼管(guan)中(zhong)產生(sheng)的(de)(de)感(gan)生(sheng)渦流(liu)。
根據(ju)圖(tu)5-22所示(shi)(shi)的(de)設備方案(an)制作(zuo)了(le)相(xiang)應的(de)管端延伸(shen)導磁(ci)極靴(xue)，如圖(tu)5-33所示(shi)(shi)。將延伸(shen)極靴(xue)固定在橫向磁(ci)化線(xian)(xian)圈上，在完全相(xiang)同的(de)條件下進行測試，獲得在恒(heng)壓模式(shi)下磁(ci)化線(xian)(xian)圈內部通過電(dian)流與運行速(su)度的(de)關系(xi)曲線(xian)(xian)，如圖(tu)5-34所示(shi)(shi)。
從(cong)圖5-34中可以看出，磁化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)電流幅值變(bian)化(hua)(hua)規律與未施加(jia)延(yan)伸(shen)極靴時(shi)(shi)相(xiang)同(tong)，仍然是管頭處(chu)電流幅值最小(xiao)，管體基本不變(bian)，而管尾處(chu)電流幅值最大(da)，并且隨著運行(xing)速(su)度(du)的(de)增(zeng)加(jia)，差異(yi)逐漸增(zeng)大(da)。但(dan)是，延(yan)伸(shen)極靴極大(da)地削(xue)弱了磁化(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)中產生的(de)感生電流，與未施加(jia)延(yan)伸(shen)極靴相(xiang)比，當運行(xing)速(su)度(du)為2.5m／s時(shi)(shi)，管頭處(chu)線(xian)圈(quan)(quan)電流由10.2A上升至(zhi)16.2A，管尾處(chu)線(xian)圈(quan)(quan)電流由25.8A降為21.9A。
同樣，將磁化(hua)電(dian)源設置(zhi)為(wei)恒壓(ya)和恒流兩種模式，在施加延伸極靴(xue)的情況(kuang)下，對樣管上不同位置(zhi)圓環缺(que)陷(xian)進行(xing)檢測，獲得相應漏磁檢測信號幅值與運(yun)行(xing)速度的關系(xi)曲線，如圖5-35所示。
從圖5-35中可以(yi)看出，一(yi)方面(mian)，施(shi)加延(yan)伸(shen)極靴(xue)(xue)之后(hou)缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信號(hao)變化規律與未施(shi)加極靴(xue)(xue)時相同。感生磁(ci)(ci)(ci)場造成管(guan)尾圓(yuan)環(huan)缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信號(hao)強(qiang)度最高，管(guan)體(ti)(ti)次之，而管(guan)頭缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信號(hao)強(qiang)度最低，并且磁(ci)(ci)(ci)化線圈感生電(dian)流對管(guan)端缺(que)(que)陷(xian)檢測信號(hao)的影響大于鋼(gang)管(guan)中的感生渦流。另(ling)一(yi)方面(mian)，由于延(yan)伸(shen)導磁(ci)(ci)(ci)極靴(xue)(xue)的作用(yong)，感生磁(ci)(ci)(ci)場對端部缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)場的影響由鋼(gang)管(guan)本體(ti)(ti)轉(zhuan)移到延(yan)伸(shen)極靴(xue)(xue)上，從而有(you)效削(xue)弱了(le)管(guan)端缺(que)(que)陷(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信號(hao)差異。此外，由于延(yan)伸(shen)極靴(xue)(xue)降低了(le)整(zheng)個磁(ci)(ci)(ci)化回路的磁(ci)(ci)(ci)阻，故從整(zheng)體(ti)(ti)上增強(qiang)了(le)所有(you)缺(que)(que)陷(xian)的漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)信號(hao)幅值。
為(wei)分析比較延(yan)伸(shen)導磁(ci)(ci)極(ji)(ji)靴(xue)(xue)(xue)的(de)缺(que)(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差異(yi)消除效果，分別計算不同運行速度下鋼(gang)管(guan)(guan)管(guan)(guan)端(duan)圓環(huan)缺(que)(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)檢測(ce)(ce)信號(hao)的(de)幅值(zhi)差異(yi)，見表5-1。從表中可以看出，延(yan)伸(shen)極(ji)(ji)靴(xue)(xue)(xue)可有效消除感(gan)(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)引(yin)起(qi)的(de)同尺寸缺(que)(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差異(yi)。當鋼(gang)管(guan)(guan)運行速度為(wei)2.5m／s時(shi)，磁(ci)(ci)化電源(yuan)設置為(wei)恒流(liu)模式并施加延(yan)伸(shen)極(ji)(ji)靴(xue)(xue)(xue)時(shi)，感(gan)(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)引(yin)起(qi)的(de)不同位置同尺寸缺(que)(que)(que)陷(xian)檢測(ce)(ce)信號(hao)差異(yi)為(wei)0.45dB，已能(neng)滿(man)足鋼(gang)管(guan)(guan)檢測(ce)(ce)要求。因(yin)此，在不銹鋼(gang)管(guan)(guan)漏磁(ci)(ci)檢測(ce)(ce)過程中，可根(gen)據鋼(gang)管(guan)(guan)外徑制作對應尺寸的(de)延(yan)伸(shen)導磁(ci)(ci)極(ji)(ji)靴(xue)(xue)(xue)，從而可消除由于感(gan)(gan)生磁(ci)(ci)場(chang)(chang)帶(dai)來的(de)管(guan)(guan)端(duan)缺(que)(que)(que)陷(xian)漏磁(ci)(ci)場(chang)(chang)差異(yi)。
當(dang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)管(guan)體通過磁(ci)化(hua)線圈時，缺(que)陷漏磁(ci)場(chang)(chang)差異主要受鋼(gang)管(guan)感(gan)生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)磁(ci)場(chang)(chang)的(de)影(ying)響。由于進(jin)入區感(gan)生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)磁(ci)場(chang)(chang)與原始磁(ci)化(hua)場(chang)(chang)方(fang)向(xiang)相(xiang)反，而(er)在離開區兩者方(fang)向(xiang)相(xiang)同，因此感(gan)生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)造成(cheng)磁(ci)化(hua)場(chang)(chang)分布不(bu)均(jun)勻，進(jin)而(er)引(yin)起(qi)缺(que)陷漏磁(ci)場(chang)(chang)差異。
為(wei)消除感生磁(ci)(ci)場引起的(de)(de)管體同尺寸(cun)缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)場差異，以(yi)(yi)圓(yuan)環(huan)作(zuo)為(wei)標定(ding)信號(hao)(hao)源對陣列傳感單元增益(yi)進(jin)(jin)行修正(zheng)，樣管如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-36所(suo)示(shi)(shi)。檢測信號(hao)(hao)系統(tong)(tong)共32個(ge)通(tong)(tong)道(dao)，初始采集時各(ge)通(tong)(tong)道(dao)增益(yi)統(tong)(tong)一(yi)設置為(wei)200，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-37所(suo)示(shi)(shi)。當樣管以(yi)(yi)速度(du)1.0m／s通(tong)(tong)過檢測探頭時，獲得(de)編號(hao)(hao)25～32八個(ge)通(tong)(tong)道(dao)缺(que)陷漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信號(hao)(hao)波形，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-38所(suo)示(shi)(shi)，其中(zhong)每一(yi)條曲(qu)線(xian)代表一(yi)個(ge)通(tong)(tong)道(dao)。從(cong)(cong)圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)可以(yi)(yi)看出(chu)，標定(ding)圓(yuan)環(huan)在各(ge)傳感單元中(zhong)產生的(de)(de)漏(lou)(lou)磁(ci)(ci)信號(hao)(hao)幅值(zhi)不同。進(jin)(jin)一(yi)步，將目(mu)標信號(hao)(hao)幅值(zhi)Vs設置為(wei)90，根(gen)據式（5-12）算法獲得(de)各(ge)通(tong)(tong)道(dao)的(de)(de)修正(zheng)參數(shu)，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-39所(suo)示(shi)(shi)。將標定(ding)圓(yuan)環(huan)再次以(yi)(yi)相(xiang)同速度(du)通(tong)(tong)過橫向檢測系統(tong)(tong)時獲得(de)如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)5-40所(suo)示(shi)(shi)的(de)(de)檢測信號(hao)(hao)，其中(zhong)一(yi)條曲(qu)線(xian)為(wei)一(yi)個(ge)通(tong)(tong)道(dao)。從(cong)(cong)圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)可以(yi)(yi)看出(chu)，經過增益(yi)修正(zheng)之后，各(ge)通(tong)(tong)道(dao)之間的(de)(de)缺(que)陷信號(hao)(hao)差異基本得(de)到消除。
當不銹鋼管(guan)(guan)通過磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈時(shi)會(hui)(hui)產(chan)生(sheng)兩種電磁(ci)(ci)感(gan)(gan)應現象：一方(fang)面，鋼管(guan)(guan)電介(jie)質切割(ge)磁(ci)(ci)力線(xian)而產(chan)生(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)渦流；另(ling)一方(fang)面，磁(ci)(ci)化(hua)線(xian)圈由(you)于內部(bu)鋼管(guan)(guan)磁(ci)(ci)介(jie)質總量發生(sheng)變(bian)化(hua)而產(chan)生(sheng)感(gan)(gan)生(sheng)電流。鋼管(guan)(guan)感(gan)(gan)生(sheng)渦流和線(xian)圈感(gan)(gan)生(sheng)電流產(chan)生(sheng)的磁(ci)(ci)場會(hui)(hui)改變(bian)磁(ci)(ci)化(hua)場的強度與分布，進一步(bu)改變(bian)鋼管(guan)(guan)的磁(ci)(ci)化(hua)狀(zhuang)態，最終導致不同(tong)位置的同(tong)尺寸缺陷產(chan)生(sheng)不同(tong)的漏磁(ci)(ci)場。可得(de)出以下結論：
1. 不銹鋼(gang)管電介(jie)質通(tong)過磁化線(xian)圈時(shi)，在進入區內形成(cheng)與原始磁化電流(liu)方(fang)(fang)向相(xiang)反的感(gan)生(sheng)渦流(liu)；在離開區形成(cheng)與原始磁化電流(liu)方(fang)(fang)向相(xiang)同的感(gan)生(sheng)渦流(liu)；在中間區域基本沒有感(gan)生(sheng)渦流(liu)產生(sheng)。
2. 當不銹鋼管(guan)管(guan)頭進入磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時，線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)形成與原(yuan)(yuan)始(shi)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)方向(xiang)(xiang)相(xiang)反的感生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)；隨著鋼管(guan)進一步深入磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)，當管(guan)體通(tong)過磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時，線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)無感生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)(sheng)；當管(guan)尾離開(kai)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時，線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)無感生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)(sheng)；當管(guan)尾離開(kai)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)線(xian)圈(quan)(quan)時，線(xian)圈(quan)(quan)中(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)與原(yuan)(yuan)始(shi)磁(ci)(ci)化(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)方向(xiang)(xiang)相(xiang)同的感生(sheng)(sheng)(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)。
3. 管(guan)體同尺寸缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)差異主要來(lai)自鋼管(guan)內(nei)部(bu)的(de)感(gan)生渦(wo)流(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)的(de)影響。在(zai)進入區，感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)與原始(shi)(shi)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化場(chang)(chang)(chang)方(fang)向相(xiang)反；在(zai)離(li)(li)開(kai)區，感(gan)生磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)與原始(shi)(shi)磁(ci)(ci)(ci)(ci)化場(chang)(chang)(chang)方(fang)向相(xiang)同。從而使得鋼管(guan)離(li)(li)開(kai)區磁(ci)(ci)(ci)(ci)感(gan)應強度高于(yu)進入區，最終導致位于(yu)離(li)(li)開(kai)區的(de)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度高于(yu)進入區的(de)缺(que)陷(xian)(xian)漏(lou)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)強度。
4. 管(guan)端同(tong)尺寸(cun)缺陷漏(lou)磁(ci)場差異同(tong)時受到鋼(gang)管(guan)內(nei)部感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流和磁(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流的(de)(de)影響。當鋼(gang)管(guan)管(guan)頭(tou)進入磁(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)時，鋼(gang)管(guan)內(nei)部感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流和磁(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)磁(ci)場均與(yu)原始磁(ci)化(hua)場方向(xiang)相反，從而(er)降低了(le)(le)鋼(gang)管(guan)管(guan)頭(tou)磁(ci)感(gan)(gan)應強度(du)(du)；當管(guan)尾(wei)(wei)(wei)離開磁(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)時，鋼(gang)管(guan)內(nei)部感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)渦流和磁(ci)化(hua)線圈(quan)(quan)感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)磁(ci)場均與(yu)原始磁(ci)化(hua)場方向(xiang)相同(tong)，從而(er)增(zeng)強了(le)(le)管(guan)尾(wei)(wei)(wei)磁(ci)感(gan)(gan)應強度(du)(du)。最終，感(gan)(gan)生(sheng)(sheng)(sheng)磁(ci)場導致位于鋼(gang)管(guan)管(guan)頭(tou)、管(guan)體和管(guan)尾(wei)(wei)(wei)處的(de)(de)同(tong)尺寸(cun)缺陷形成(cheng)了(le)(le)依次(ci)增(zeng)加(jia)的(de)(de)漏(lou)磁(ci)場強度(du)(du)。
5. 為實現(xian)高速運(yun)行(xing)時不銹(xiu)鋼管(guan)同(tong)尺寸(cun)缺陷的(de)一致性檢(jian)測與評價，基(ji)于陣列(lie)傳感單(dan)元(yuan)增益修正和(he)延伸導磁極(ji)靴的(de)檢(jian)測方法可消除同(tong)尺寸(cun)缺陷漏磁場差異，使得同(tong)尺寸(cun)缺陷在管(guan)體和(he)管(guan)端(duan)處(chu)產生(sheng)相同(tong)的(de)漏磁檢(jian)測信號。
6. 此外，在研究(jiu)磁(ci)化(hua)線圈內部感(gan)生電(dian)(dian)(dian)流(liu)形(xing)成機制(zhi)(zhi)及變化(hua)規(gui)律的基礎上，可采取在管頭處(chu)提前增(zeng)加磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)并在管尾(wei)處(chu)提前減(jian)小磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的控制(zhi)(zhi)方式，用于抵(di)消線圈中的感(gan)生電(dian)(dian)(dian)流(liu)，從而可有效提高(gao)磁(ci)化(hua)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的穩(wen)定性。
